實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律課件（20張）

第八章機(jī)械能守恒定律8.5實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律思考：機(jī)械能守恒的條件是什么？它有哪些表達(dá)形式？1.條件：僅有重力或彈力做功。2.表達(dá)式：（1）守恒的角度：E1=E2（2）轉(zhuǎn)化的角度：△Ek增=△EP減一、知識(shí)回顧鉤碼拉動(dòng)滑塊的運(yùn)動(dòng)舉例：驗(yàn)證可采用的形式自由落體運(yùn)動(dòng)小球的擺動(dòng)、平拋本實(shí)驗(yàn)要不要測(cè)量物體的質(zhì)量？mgh

=mv

212gh

=v

212無(wú)需測(cè)量物體的質(zhì)量如果實(shí)驗(yàn)要求計(jì)算勢(shì)能和動(dòng)能的具體數(shù)據(jù)，那就必須要知道物體的質(zhì)量。1（二）實(shí)驗(yàn)依據(jù)：（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證機(jī)械能守恒定律二、新課教學(xué)（三）速度的測(cè)量：

做勻變速運(yùn)動(dòng)的紙帶上某點(diǎn)的瞬時(shí)速度等于相鄰兩點(diǎn)間的平均速度vt＝計(jì)算打第n個(gè)點(diǎn)瞬時(shí)速度的方法是：測(cè)出第n個(gè)點(diǎn)的相鄰前后兩段相等時(shí)間T內(nèi)下落的距離xn和xn＋1，由公式vn＝或vn＝算出。

打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、復(fù)寫紙、重物、刻度尺、鐵架臺(tái)（帶鐵夾）、學(xué)生電源等。鐵架臺(tái)重物夾子紙帶復(fù)寫紙打點(diǎn)計(jì)時(shí)器（四）實(shí)驗(yàn)器材4、選擇合適的紙帶，處理數(shù)據(jù)。3、更換紙帶，重復(fù)幾次。1、將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在鐵架臺(tái)上，把紙帶的一端用夾子固定在重物上，另一端穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔。2、用手提著紙帶使重物停靠在打點(diǎn)計(jì)時(shí)器附近。然后先接通電源，再松開(kāi)紙帶，讓重物自由下落。（五）實(shí)驗(yàn)步驟hvO（六）實(shí)驗(yàn)演示

5.選擇一條點(diǎn)跡清晰且第l、2點(diǎn)間距離接近2mm的紙帶，在起始點(diǎn)標(biāo)上0，以后各點(diǎn)依次為1、2、3……用刻度尺測(cè)量對(duì)應(yīng)下落的高h(yuǎn)1、h2、h3、……記入表格中。

各計(jì)數(shù)點(diǎn)l23456

下落高度

速度

勢(shì)能

動(dòng)能

結(jié)論h

=

gt2=

×9.8×0.022m<2

mm1212h1、如何判定紙帶上的第一個(gè)點(diǎn)就是紙帶剛開(kāi)始下落時(shí)打下的呢？用驗(yàn)證，這是以紙帶上第一點(diǎn)（起始點(diǎn)）為基準(zhǔn)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的方法。紙帶上的第一個(gè)點(diǎn)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)0，該點(diǎn)的速度應(yīng)該為零。（七）數(shù)據(jù)處理0hv

212gh

=v

212該圖象的斜率表示什么？為什么圖象過(guò)原點(diǎn)？結(jié)論：在誤差允許的范圍內(nèi)，圖象是一條過(guò)原點(diǎn)且斜率為g的直線，則驗(yàn)證了機(jī)械能守恒定律。2、圖象法處理數(shù)據(jù)（八）誤差分析1．重物和紙帶在下落過(guò)程中，空氣阻力、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器阻力做功，故動(dòng)能的增加量ΔEk稍小于重力勢(shì)能的減少量ΔEp，即ΔEk<ΔEp，這屬于系統(tǒng)誤差．措施調(diào)整器材的安裝，盡可能地減小阻力．2．另一個(gè)誤差來(lái)源于長(zhǎng)度的測(cè)量，屬偶然誤差．措施測(cè)下落距離時(shí)都從O點(diǎn)量起，一次將各打點(diǎn)對(duì)應(yīng)的下落高度測(cè)量完，或者多次測(cè)量取平均值．3．打點(diǎn)計(jì)時(shí)器產(chǎn)生的誤差(1)由于交流電頻率的變化，引起打點(diǎn)時(shí)間間隔變化而產(chǎn)生誤差；(2)計(jì)數(shù)點(diǎn)選擇不好，振動(dòng)片振動(dòng)不均勻，紙帶放置不正確都會(huì)造成實(shí)驗(yàn)誤差．1

1.實(shí)驗(yàn)中安裝打點(diǎn)計(jì)時(shí)器時(shí)，限位孔必須在同一豎直直線上，以減少摩擦阻力，計(jì)時(shí)器離地面的高度約1m，實(shí)驗(yàn)用的紙帶60cm即可。2.實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須先接通電源，讓打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工作正常以后，才能松開(kāi)紙帶，讓重物落下。3.紙帶上端要用手提著靜止，這樣保證下落的速度v為0。并且紙帶上打出的第一個(gè)點(diǎn)是清晰的一個(gè)小點(diǎn)。4.測(cè)量下落高度時(shí)，都必須從起點(diǎn)算起，不能搞錯(cuò)，為了減小測(cè)量h值的誤差，選取的各計(jì)數(shù)點(diǎn)要離起始點(diǎn)遠(yuǎn)些。（九）注意事項(xiàng)5.實(shí)驗(yàn)中重物和紙帶下落過(guò)程中要克服阻力（注意是打點(diǎn)計(jì)時(shí)

器的阻力）做功，所以動(dòng)能的增加量ΔEk一定小于重力勢(shì)能的減少量ΔEp。6.鐵架臺(tái)上固定打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的夾子不可伸出太長(zhǎng)，以防鐵架臺(tái)翻到。7.因ΔEk=ΔEp，兩邊均有質(zhì)量m，故不測(cè)量m也可以驗(yàn)證機(jī)械能守恒。三、實(shí)驗(yàn)改進(jìn)

利用氣墊導(dǎo)軌驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律，物體沿斜面下滑通過(guò)某一位置時(shí)的速度可以用光電計(jì)時(shí)器測(cè)出來(lái)，能消除紙帶與限位孔的摩擦阻力帶來(lái)的系統(tǒng)誤差．物體沿傾斜導(dǎo)軌下滑，下落過(guò)程中經(jīng)過(guò)兩光電門，兩光電門的高度，用刻度尺測(cè)量，則減少的重力勢(shì)能為mgh；用光電門處測(cè)量滑塊的瞬時(shí)速度，質(zhì)量用天平測(cè)出.1、實(shí)驗(yàn)裝置12、實(shí)驗(yàn)演示1.在自由落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，甲、乙兩條實(shí)驗(yàn)紙帶，應(yīng)選_______________紙帶為好（圖）甲四、應(yīng)用舉例2.在驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)量為m＝1.00kg的重錘拖著紙帶下落，在此過(guò)程中，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打出一系列的點(diǎn)，在紙帶上選取五個(gè)連續(xù)的點(diǎn)A、B、C、D和E，如圖所示．其中O為重錘開(kāi)始下落時(shí)記錄的點(diǎn)，各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離分別是31.4mm、49.0mm、70.5mm、95.9mm、124.8mm.當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝9.8m/s2.本實(shí)驗(yàn)所用電源的頻率f＝50Hz.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)(1)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下點(diǎn)B時(shí)，重錘下落的速度vB＝_______m/s，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下點(diǎn)D時(shí)，重錘下落的速